5.1 曲线运动-教学设计 （表格式）

教学设计
课程基本信息
学科 高中物理 年级 高一 学期 春季
课题 曲线运动
教学目标
1.知道曲线运动的速度方向和物体做曲线运动的条件，理解运动与相互作用的观念。 2.能运用极限思想理解曲线运动速度的方向，能根据可靠前提进行科学推理。 3.能根据实验器材探究曲线运动速度方向及受力特点。 4.能运用曲线运动相关的观念解决生活中的实际问题。
教学内容
教学重点： 1.曲线运动速度的方向。 2.物体做曲线运动的条件。 教学难点： 1.极限思想理解曲线运动速度的方向。 2.曲线运动中轨迹、速度、合力三者方向的确定。
教学过程
一、认识曲线运动 如图1所示，图甲为汽车在弯曲山路上行驶的情形，图乙为水从水平细管从流出的情形，图丙为砂轮打磨金属块时不断地转动的情形，它们轨迹的形状共同特征是什么？ (
甲
乙
丙
图1
) 它们轨迹形状均为曲线。我们把物体运动轨迹为曲线的运动，称为曲线运动。 二、研究曲线运动的速度方向 (
图2
)图2为砂轮打磨金属块的图片，砂轮打磨金属块的位置不同，炽热微粒飞出的方向也不同，因此速度方向在不断变化。如何来确定某点的速度方向，就P点 而言，猜测其速度方向？ 可能沿P点的切线方向，真的是这样吗？我们用实验来验证一下， 首先介绍下器材：可吸附磁铁的白板、水写纸、圆形磁性轨道、玻璃球。 (
图3
)接着让沾水的玻璃球沿轨道内侧运动，发现轨迹是一个圆，然后撤去四分之一圆弧，再次让玻璃球运动，请大家观察玻璃球离开轨道时印迹方向，并说出印迹 方向与轨迹的关系？ 沿轨迹的切线方向，用一个直角尺验证印迹方向与轨迹的关系 （如图3所示），说明某点的速度方向沿圆在这点的切线方向。 一般的曲线呢？按照以下器材：可吸附磁铁的白板、水写纸、曲线磁性轨道（可拆卸）、玻璃球、木块、直轨道。请思考下实验的方案？ (
图4
)沾水的玻璃球从直轨道上某处下落，沿曲线轨道运动从出口处离 开留下印迹，观察印迹与轨迹的关系，拆去一段轨道，再次重复实验。 说出印迹方向与轨迹的关系？ 实验结果如图4所示，印迹方向就是速度方向，它沿轨迹的切线 方向，曲线运动某点速度方向沿该点的切线方向。 (
图5
)刚才从实验中我们知道质点在某一点的速度方向沿曲线在这点的切线方向，接下来从理论的角度阐述两者的关系。如图5所示是某一质点从右向左运动的轨迹，BA是这条曲线的割线。当质点从B点逐渐沿曲线向A点运动，割线的位置也不断变化， 当B点非常非常接近A点时，这条割线就叫作曲线在A点的切线； 质点位移的方向由B点指向A点，根据速度与位移的关系可知平均 速度方向也由B点指向A点，B点越来越靠近A点时，质点的平均 速度方向将越来越接近A点的切线方向，当B点与A点的距离接近 零时，平均速度就是A点瞬时速度，质点在A点的速度方向沿过A点的切线方向。根据以上分析可以得到结论：质点在某一点的速度方向，沿曲线在这一点的切线方向。 三、探究物体做曲线运动的条件 物体做曲线运动时速度方向在不断变化，因此曲线运动是变速运动，加速度不为零，所受合力也不为零，那么物体受到什么样的力才会做曲线运动？首先展示器材：可吸附磁铁的白板、钢球、强磁铁、木块、直轨道。并指明实验方案和操作：第一步强磁放在正前方（如图6所示），轨迹为直线；第二步强磁放置在一侧（如图7所示），发现是曲线。 (
图6 图7
) 生活中还有类似的例子，比如，图8所示为钢球水平抛出的情况，钢球受到重力作用，所受合力的方向与速度的方向不在同一条直线上，钢球做曲线运动；再比如，如图9所示，薄片在气垫平台上做圆周运动，它受到重力、支持力、拉力作用，薄片所受合力的方向与速度的方向不在同一条直线上，薄片做曲线运动。归纳总结出：当物体所受合力的方向与它的速度方向不在同一直线上时，物体做曲线运动。根据牛顿第二定律加速度方向与合力方向相同，做曲线运动时加速度方向与速度方向也不在同一直线上。 (
图9
) (
图8
) 四、分析曲线运动的实例 接下来用所学的知识来解决两个例子。第一个问题：先展示图片（如图10所示），画出P点的速度方向。先在P点附近取很小一段直线，并延长画出速度方向。第二个问题：如图11所示介绍可拆卸的三段轨道，先演示完整的运动，接着撤去依次中间两端那个轨道，观察钢球运动情况并分析受力特征。最后总结提升：外轨一定提供力，内轨不一定提供力，并考虑到摩擦力得出轨迹夹在速度和合力之间，合力指向轨迹凹侧处。 (
图10
) (
图11
) 五、曲线运动小结 这节课我们通过实验探究、运动与受力的分析、并结合极限的思想，获得了曲线运动 速度的方向与条件。